【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属薄膜，具体而言，涉及一种金属网格柔性透明导电薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、透明电极(te)在许多现代设备中扮演着关键的角色，包括太阳能电池、发光二极管、触摸屏、可穿戴电子设备和透明加热器等。长期以来，透明电极领域一直由透明导电氧化物(tco)主导。在20世纪50年代早期，人们报道了一种高光学透明度的宽带隙半导体材料，例如sno2和in2o3，这些半导体材料可以通过杂质掺杂的方法增强其导电性。经过60多年的广泛研究，氧化铟锡(ito)薄膜作为一种具有优异光学和电子性能的代表透明电极材料应运而生，并且已经被广泛商业化使用。然而，近年来人们对柔性电子设备的灵活性、拉伸性和可折叠性的需求越来越高，ito不仅在生产上受限于铟资源的严重短缺，而且其本身机械柔韧性较差，在应变或弯曲时容易出现裂纹。目前市场上虽然有ito/pet基板可以应用于柔性光电子器件，但由于ito的脆性，在柔性基板上ito的弯曲应变耐受性和循环抗疲劳性不足，使得柔性ito/pet基板难以在可拉伸、可折叠或可弯曲的光电子器件中得到实际应用。
2、因此，寻求具有更高性能和附加性能的新材料成为当前最热门的研究之一。新材料需要具备更好的灵活性和稳定性，更丰富和可用的原材料以及更低的加工成本。基于这一目标，一些新兴的透明导电材料作为传统ito的替代品出现，主要包括三类材料：i)碳纳米材料，如碳纳米管(cnts)或石墨烯；ii)导电聚合物(如pedot：pss)；iii)金属纳米材料，如金属纳米薄膜、金属纳米线网络、金属网格等。这些材料已经得到
3、在金属网格类纳米材料中，目前常用的制备金属网格的方法是基于光刻的技术，如光学光刻和纳米压印光刻。光刻技术可以精准地控制网格图案，但光学光刻技术的线宽较大，容易引起莫瑞干涉问题，限制了它在高分辨率智能手机、平板电脑等产品上的应用。另一种纳米压印光刻技术，虽然可以降低线宽，但需要同时使用电子束刻蚀或聚焦离子束刻蚀等技术，或者采用电子束蒸发技术，增加了制备时间和成本。
4、其他制备金属网格的方法如模板化电沉积和压印转移工艺。通过将金属网格嵌入高分子聚合物中，可以获得表面平滑度优异的高性能金属网格透明电极。然而，这种工艺通常涉及复杂的多重转移和剥离步骤，这可能导致在大规模制造时成本效益的降低，并且可能存在工艺可重复性和均匀性的问题。
5、随着ito在透明电极市场的使用率下降，金属网格和其他ito替代品的制备技术预计将继续增长。金属网格由于其微观结构的高度可调性，可以表现出比ito薄膜好的光学电学性能，且与其他金属材料(例如超薄金属薄膜)相比，金属网格可以单独优化光学透射率和导电性，能够实现光学和电学性能之间的最佳平衡。
6、然而，金属网格仍然面临一些挑战：1)透明度和导电性的相对权衡仍需在制备过程中用更简单的方式解决；2)制备工艺仍需改进，包括降低成本和提高图案精度。因此，如何解决上述问题并提高金属网格柔性透明导电薄膜的综合性能，扩大其应用，成为目前研究的热点问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种金属网格柔性透明导电薄膜及其制备方法和应用，本专利技术的导电薄膜具有最佳的透明度和导电性能，特别适用于可拉伸、可折叠或可弯曲的光电子器件中。
2、具体的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种金属网格柔性透明导电薄膜，所述薄膜包括柔性衬底和溅射金属网格，所述金属网格在柔性衬底上形成各种所需的图案。
4、在本专利技术一个实施方式中，所述柔性衬底选自软质pet衬底、cpi衬底或柔性超薄玻璃。pet衬底可见光透过率高，耐弯折能力强，是一种性能优良的透明电极衬底材料。
5、在本专利技术一个实施方式中，所述金属网格为金属ag网格。研究发现，金属ag导电能力强，可以制备方阻极低的电极，并且其延展性高，适于制备高性能柔性网格电极。
6、在本专利技术一个实施方式中，所述金属网格在柔性衬底上形成金属方形网格、金属三角形网格、金属砖墙形网格、金属蜂窝状网格、金属圆形网格等不同的网格图案。不同几何形状的金属网格可以作为调控导电性-透明度平衡的重要因素。
7、在本专利技术一个实施方式中，所述金属网格的厚度为50nm～600nm。
8、示例性地，可以为50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、500nm或者600nm。
9、在本专利技术一个实施方式中，所述金属网格的金属线宽为1μm～50μm，优选为5μm～30μm。
10、示例性地，1μm、5μm，10μm，15μm，20μm，25μm，30μm，35μm，40μm，45μm或者50μm。
11、在本专利技术一个实施方式中，所述金属网格的尺寸面积范围为2cm×2cm～20cm×20cm。
12、在本专利技术一个实施方式中，所述金属网格柔性透明导电薄膜的方阻为4～10ωsq-1。
13、在本专利技术一个实施方式中，所述金属网格在550nm处的光透过率达到90以上，具体地，可以达到92％以上，还具体地，可以达到93.5％以上。
14、在本专利技术一个实施方式中，金属网格柔性透明导电薄膜在550nm处的整体光透过率达到80％以上，具体地，可以达到82％以上。
15、根据本专利技术的另一方面，还提供了一种金属网格柔性透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：
16、s1、制备聚合物模板，在所述聚合物模板中心切割出所需的镂空条纹图案；
17、s2、准备柔性衬底，紧贴在基板上，形成柔性衬底/基板组合，并将步骤s1中制备的聚合物模板固定在柔性衬底上，形成模板/衬底/基板组合；
18、s3、将所述模板/衬底/基板组合放入磁控溅射镀膜装置中，真空条件下通入稀有气体，调节功率，采用磁控溅射法将金属靶材溅射于柔性衬底上沉积，去除模板，得到所述金属网格柔性透明导电薄膜。
19、在本专利技术一个实施方式中，所述步骤s1中采用激光在聚合物模板中心切割出所需镂空条纹图案。
20、在本专利技术一个实施方式中，通过调整激光的切割参数以获得不同的聚合物模板图案，所述切割参数包括切割能量、切割间距和切割长度。
21、在本专利技术一个实施方式中，所述切割能量为8～20w，切割间距为100～500μm，切割长度为2～20cm。
22、在本专利技术一个实施方式中，所述步骤s2还包括：将柔性衬底依次用体积比为1:1丙酮和乙醇溶液、去离子水清洗，氮气吹干，将聚合物模板用高温胶带固定在柔性衬底上。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属网格柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述薄膜包括柔性衬底和溅射金属网格，所述金属网格在柔性衬底上形成各种所需的图案。
2.根据权利要求1所述的金属网格柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述柔性衬底选自软质PET衬底、CPI衬底或柔性超薄玻璃；
3.根据权利要求1或2所述的金属网格柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述金属网格的厚度为50nm～600nm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的金属网格柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述金属网格在550nm处的光透过率达到90％以上，优选达到92％以上，更优选达到93.5％以上；
5.一种权利要求1至4中任一项所述金属网格柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中采用激光在聚合物模板中心切割出所需镂空条纹图案。
7.根据权利要求5-6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：将柔性衬底依次用体积比为1:1丙酮和乙醇溶液、去离子水清洗，氮气吹干，将聚合物模板用高温胶带固定在柔性衬底上。<...
【技术特征摘要】
1.一种金属网格柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述薄膜包括柔性衬底和溅射金属网格，所述金属网格在柔性衬底上形成各种所需的图案。
2.根据权利要求1所述的金属网格柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述柔性衬底选自软质pet衬底、cpi衬底或柔性超薄玻璃；
3.根据权利要求1或2所述的金属网格柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述金属网格的厚度为50nm～600nm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的金属网格柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述金属网格在550nm处的光透过率达到90％以上，优选达到92％以上，更优选达到93.5％以上；
5.一种权利要求1至4中任一项所述金属网格柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：吕坚，肖旭芬，卜钰，刘鹏飞，
申请(专利权)人：香港城市大学深圳福田研究院，
类型：发明
国别省市：
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